(57)【要約】【課題】  簡単に形成できて信頼性のある電気的に加熱可能な伸張材料部材を提供する。【解決手段】  ハウジング（２０；４８）、該ハウジング内に配置されている伸張材料（２２；５０）、該伸張材料の体積が変化した場合に前記ハウジングに対して移動可能な操作部材（１６；５２；６２）および前記伸張部材を加熱するための電気的に作動可能な手段を有する、サーモスタット弁のための伸張材料部材において、前記伸張材料を加熱するための手段が、前記伸張材料と接触する２つの電極（２８、３０；３８、４０；４２、４４；５２、４８；６２、４８）を含んでおり、前記伸張材料が電気的に導通性であり、かつ電気的な抵抗を形成することを特徴とする、サーモスタット弁のための伸張材料部材が提供される。この伸張材料部材は、例えば自動車の冷却循環内のサーモスタット弁のために使用される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（２０；４８）、該ハウジング（２０；４８）内に配置されている伸張材料（２２；５０）、該伸張材料（２２；５０）の体積が変化した場合に前記ハウジング（２０；４８）に対して移動可能な操作部材（１６；５２；６２）および前記伸張部材（２２；５０）を加熱するための電気的に作動可能な手段を有する、サーモスタット弁のための伸張材料部材において、
前記伸張材料（２２；５０）を加熱するための手段が、前記伸張材料（２２；５０）と接触する２つの電極（２８、３０；３８、４０；４２、４４；５２、４８；６２、４８）を含んでおり、前記伸張材料（２２；５０）が電気的に導通性であり、かつ電気的な抵抗を形成することを特徴とする、サーモスタット弁のための伸張材料部材。
【請求項２】
電気的に導通しそれぞれ電気的な抵抗を形成する粒子が前記伸張材料（２２；５０）に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の伸張材料部材。
【請求項３】
前記伸張材料（２２；５０）がグラファイト粒子、金属粒子および／または正の抵抗温度係数を有する材料からなる粒子を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の伸張材料部材。
【請求項４】
前記粒子が、それぞれマイクロメートル領域内にある寸法を有していることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の伸張材料部材。
【請求項５】
前記電極の１つが、前記伸張部材（２２；５０）と接触しかつ少なくとも部分的に電気的に導通するように形成されたハウジング（２０；４８）によって形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の伸張材料部材。
【請求項６】
前記ハウジング（２０；４８）の内部空間内へ突出していて、前記伸張部材（２２；５０）と接触する少なくとも１つの電極（２８；５２；６２）が設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の伸張材料部材。
【請求項７】
前記操作部材がピストン（５２；６２）として形成されており、前記ピストンが部分的に前記伸張材料（２２；５０）と接触しており、その場合にピストン（５２；６２）が電極の１つを形成することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の伸張材料部材。
【請求項８】
前記伸張材料（５０）に接触しているハウジング（４８）が、第２の電極を形成することを特徴とする請求項７に記載の伸張材料部材。
【請求項９】
前記伸張材料（５０）を加熱するために、前記ピストン（５２；６２）が電源に、そしてハウジング（４８）がアースに接続されていることを特徴とする請求項８に記載の伸張材料部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジング、ハウジング内に配置されている伸張材料、伸張材料の体積が変化する場合にハウジングに対して移動可能な操作部材および伸張材料を加熱するための電気的に作動可能な手段を有する、サーモスタット弁のための伸張材料部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車内の冷却循環のサーモスタット弁用の伸張材料部材が公知であり、それにおいては、伸張材料部材の作業位置を移動させるために、伸張材料が電気的に加熱される。伸張材料は、たとえば、自動車の実際の走行状況、たとえば低速での全負荷によって冷却需要が増大したと予測した場合に加熱される。伸張材料の加熱によってサーモスタット弁は、そのためにそれ自体必要な冷却水温度がまだ達成される前に開放させられうる。加熱素子として、伸張材料内に配置されている厚膜抵抗、プレート、シリンダあるいは巻線が使用される。同様に、伸張材料部材のピストンを電気的に加熱することも公知である。約４００バールまでの高い伸張材料圧力、わずかな熱の逃げと結びついた部分的に高い周囲温度および走行駆動における振動に基づいて、ハードな周囲条件が存在し、加熱素子と特に電気的供給線およびその配線に高い要望が課せられる。電気的接続端の接触とそれをサーモスタット弁のハウジングを通して案内することも問題である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明によって、簡単に形成することができ、かつ信頼できる、電気的に加熱可能な伸張材料部材を提供できる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そのために、本発明によれば、ハウジング、ハウジング内に配置されている伸張材料、伸張材料の体積が変化した場合にハウジングに対して移動可能な操作部材および伸張材料を加熱するために電気的に作動可能な手段を有する、サーモスタット弁のための伸張材料部材が設けられており、それにおいては、伸張材料を加熱する手段は、伸張材料に接触する２つの電極を有しており、伸張材料が電気的に導通性であって、電気的な抵抗を形成する。
【０００５】
伸張材料自体が電気的な抵抗を形成することによって、直接伸張材料を加熱することができる。従って、伸張材料を極めて均等に加熱でき、それに伴って操作部材を極めて高い信頼性で迅速に移動させられる。特に、別体の加熱部材を設ける必要がなく、それによって構造の著しい簡略化と著しいコスト削減を達成することができる、本発明においては、駆動中に最もハードな周囲条件にさらされる別体の加熱部材の、まさに問題となる接触を省くことができる。
【０００６】
本発明の展開においては、伸張材料に、電気的に導通しそれぞれ電気的な抵抗を形成する粒子が配置されている。
【０００７】
このようにして伸張材料の電気的な抵抗が粒子の数、粒子の大きさおよびその電気的特性によって簡単な方法で調節される。それによって本発明に基づく伸張材料部材のために、従来の評価されている伸張材料を使用することができ、その伸張材料に電気的に導通する粒子を含ませるだけで済む。その場合に粒子の大きさは、ナノメートル領域まで、非常に小さくすることができるので、伸張材料の水圧的特性は変化しないかまたはわずかしか変化しない。
【０００８】
本発明の或る態様において、伸張材料はグラファイト粒子、金属粒子および／または正の温度係数を有する材料からなる粒子を含んでいる。
【０００９】
たとえば、ナノメートル領域までの粒子の大きさを有する金属粉末が伸張材料に混入される。温度の上昇に伴って電気的な抵抗が上昇する正の抵抗温度係数を有するこの種の粉末あるいはＰＴＣ−粉末は、自動車の冷却システム内に使用した場合に伸張材料部材の迅速かつ信頼できる応答を可能にする。
【００１０】
本発明の或る態様において、粒子はそれぞれマイクロメートル領域内にある寸法を有している。
【００１１】
たとえば、粒子の大きさは、粒子当たり約１μｍと１０μｍの間にある。このような粒子寸法は特に効果的であることが明らかにされている。
【００１２】
本発明の或る態様において、電極の１つは伸張材料に接触しかつ少なくとも部分的に電気的に導通するように形成されたハウジングによって形成される。
【００１３】
自動車の冷却システム内に使用する場合に、通常、冷却水が回りに注ぎかけられるハウジングは、好ましくはアースに接続されている。ハウジングが２つの電極の１つとして使用されることによって、伸張材料内に残りの一つの別の電極を配置するだけで済むことになるので、著しい簡略化を達成できる。従って、次いでシールされて電気的に絶縁された電気的な供給線をハウジング内に導入するだけで済む。
【００１４】
本発明の或る態様において、ハウジングの内部空間内へ突出していて、伸張材料に接触する少なくとも１つの電極が設けられている。
【００１５】
電極の少なくとも１つが、ハウジングの内部空間に突出することによって、電流が供給された場合に伸張材料を特に均等に加熱することができる。たとえば、伸張材料内へ突出する２つの電極を設けることもでき、その場合に電極の１つは電源に、他の電極はアースに接続される。しかしながら、電流分布を均等にするためには、もちろん、複数の電極を電位に、および／または複数の電極をアースに接続することができる。たとえば、円筒状の電極を使用することもでき、その場合にその中心長手軸上に第２の電極が配置される。
【００１６】
本発明の或る態様において、操作部材はピストンとして形成されており、そのピストンが部分的に伸張材料に接触しており、その場合にピストンが電極の１つを形成する。
【００１７】
このようにして、伸張材料内へ突出するピストンが電極として使用される場合に、さらなる簡略化が得られる。
【００１８】
本発明の或る態様において、ピストンが第１の電極を形成し、伸張材料に接触するハウジングが第２の電極を形成する。
【００１９】
本発明に基づく伸張材料部材がこのように形成される場合には、別体の電極なしで全く十分である。というのは、ピストンもハウジングも、それぞれ二重機能を有しているからである。好ましくは伸張材料を加熱するために、ピストンが電位に、ハウジングがアースに接続される。これは、安全上の理由から、特にハウジングの回りに冷却水が注ぎかけられる場合に効果的である。
【００２０】
本発明の他の特徴と利点は、請求項および図面との関連において以下で説明する、本発明の好ましい実施形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１の断面図には、サーモスタット弁１０が示されており、そのサーモスタット弁は電気的に加熱可能な伸張材料部材１２を有しており、その伸張材料部材によって遮断スライダ１４が移動可能である。遮断スライダ１４は伸張材料部材１２のピストン１６によって移動される。遮断スライダはばね１８によってその非作動位置へ付勢されている。遮断スライダ１４がばね１８によって非作動位置へ移動される場合に、同時にピストン１６がその非作動位置へ押し戻される。
【００２２】
ピストン１６の他に、伸張材料部材１２はハウジング２０を有しており、そのハウジング内に伸張材料２２が配置されている。ハウジング２０は閉鎖栓２４によって閉鎖されており、その場合に閉鎖栓２４と伸張材料２２の間にゴムメンブレン２６が配置されている。閉鎖栓２４には中央貫通孔が形成されており、ピストン１６が貫通孔内に案内されている。
【００２３】
伸張材料２２、たとえばワックスまたは蝋が暖まった場合に、その体積が伸張する。その結果ゴムメンブレン２６は、、図１に示すように、閉鎖栓２４の中央貫通孔内へ圧入されて、それによってハウジング２０から離れるように、ピストン１６を図１において下方へ移動させる。伸張材料２２の体積が冷却によって再び減少した場合には、ゴムメンブレン２６が閉鎖栓２４の中央貫通孔から引き戻されて、ピストン１６もばね１８によって再び押し戻される。伸張材料は、サーモスタット弁１０を貫流する冷却水から熱がハウジング２０とその後伸張材料２２へ伝達されることによって加熱される。
【００２４】
伸張材料２２がまだピストン１６をそれとわかるほど移動させるのに十分な体積変化を行っていない、冷却水温度においても、遮断スライダ１４を移動させるために、サーモスタット弁１０には、伸張材料２２を電気的に加熱する手段が設けられている。この加熱手段は、伸張材料内へ突出する電極２８を有しており、その電極に電気的な接続ケーブル３０およびプラグ３２を介して電気的エネルギを供給することができる。第１の接続ケーブル３４はハウジング２０に電気的に接続されていて、ハウジング２０をアース電位にする。さらに、ハウジング２０内の伸張材料２２は電気的に導通可能であって、電気的な抵抗を形成する。このことは、電気的に導通する粒子が伸張材料２２内に混入されており、その粒子がそれぞれそれ自体電気的な抵抗を形成することによって達成される。伸張材料２２が導通性であるので、電極２８に電位が印加された場合に、電極２８とアースに接続されているハウジング２０との間に電流が流れる。その場合に電流は、電気的に導通する粒子を有することにより電気的な抵抗を形成する伸張材料２２を通って流れるので、この伸張材料が加熱される。伸張材料２２が十分に加熱された場合に、この伸張材料は再び伸張してピストン１６を移動させる。
【００２５】
伸張材料は直接加熱されており、従来技術とは異なって別体の加熱素子は使用されないので、伸張材料部材１２の構造は著しく簡略化される。特に、別体の加熱素子を接触させる必要がなく、そのことが４００バールまでの伸張材料２２内の著しい圧力、伸張材料の著しい加熱および走行駆動における激しい振動において、大きな利点となる。伸張材料２２自体が電気的に導通性であるので、伸張材料を極めて均等に加熱できる。その結果、電気的な加熱において極めて信頼できて迅速な伸張材料部材１２の応答を達成することができる。粒子、好ましくは正の温度係数を有する金属粒子あるいはグラファイト粒子の大きさは１μｍと１００μｍの間の領域にある。
【００２６】
図２の概略的な表示は、可能な電極配置を示している。２つの電極３８、４０が伸張材料内へ突出しており、電極３８、４０の間に電位差が印加された場合に、電極３８、４０の間に電流が流れ、その電流がその後伸張材料の加熱をもたらす。電極４０はたとえばハウジング２０と電気的に導通するように接続することができる。また、できるだけ均等な電流分布とそれに伴う伸張材料の均等な加熱を達成するために、それぞれ複数の電極３８、４０を設けることもできる。
【００２７】
図３の概略的な表示には、他の可能な電極配置が示されている。その場合に電極４２は中空円筒状に形成されており、第２の電極４４は中空円筒状の第１の電極４２の中心長手軸上に配置されている。この種の配置によって、特に均等な電流分布が達成される。
【００２８】
図４の断面図は、本発明に基づく他の実施形態の伸張材料部材４６を示している。伸張材料部材４６は、金属ハウジング４８を有しており、金属ハウジング４８内に電気的に導通可能な伸張材料５０が配置されている。電気的に導通する金属からなるピストン５２の一方の端部が伸張材料５０内に突出している。ハウジング４８は閉鎖栓５４によってシールされており、その閉鎖栓は中央貫通孔を有しており、ピストン５２がこの貫通孔内に案内されている。ハウジング４８の開放している側において弾性的なメンブレン５６が伸張材料５０と閉鎖栓５４の間に配置されている。弾性的なメンブレン５６は中央貫通孔を有しており、ピストン５２がこの貫通孔内に導入されている。シールするために、弾性的なメンブレン５６がピストン５２の周方向溝に嵌入している。ハウジング４８内の伸張材料５０が加熱された場合に、伸張材料が伸張して、それによってハウジング４８から離れるように、ピストン５２を図４の右側へ移動させる。
【００２９】
電気的に導通する伸張材料５０を電気的に加熱するために、伸張材料５０内へ突出しているピストン５２の端部が第１の電極として使用され、アースに接続されるハウジング４８が第２の電極として使用される。これにより、ピストン５２とハウジング４８との間に電位差がある場合に、ピストン５２とハウジング４８の間に電流が流れ、その際に発生する抵抗熱によって伸張材料５０が加熱される。ピストン５２は、伸張材料５０が加熱された場合にハウジング４８と閉鎖栓５４とに対して移動するので、ピストンはスライダ５８によって接触される。移動するピストン５２は、他の何らかの方法でも、たとえばフレキシブルなケーブル配線によっても、接触させられる。伸張材料部材４６によって、伸張材料５０内に配置される別体の電極を完全に省くことができる。それによって構造の著しい簡略化が可能であり、それにおいては特に電気的な導線を故障の生じやすいようにハウジングを通して案内する必要がない。
【００３０】
本発明に基づく他の伸張材料部材６０が、図５に断面で示されている。伸張材料部材６０は、図４に示すスライダ５８と付属の電気的な供給線を除いて、図４に示す伸張材料部材４６と非常に類似して構成されているので、改めて詳細に説明することを省略する。図４の伸張材料部材４６とは異なり、図５の伸張材料部材６０においては、ピストン６２は概略的にのみ示されているサーモスタット弁ハウジング６４に固定されている。従ってハウジング４８内の伸張材料５０が加熱された場合に、ピストン６２はサーモスタット弁ハウジング６４に対して移動せず、ハウジング４８が図５において左側に移動される。従ってその場合には遮断スライダもハウジング４８によって操作する必要がある。
【００３１】
ピストン６２はサーモスタット弁ハウジング６４に対して移動せず、伸張材料５０とも接触しているので、伸張材料部材６０における接触は、特に簡単な方法で実施することができる。ピストン６２を電位に接続することができ、このことに対してハウジング４８をアースに接続する。このため、電流が電気的に導通する伸張材料５０を通って流れるので、この伸張材料は加熱される。その場合にハウジング４８の接触は、スライダによって行うことができ、あるいは特にハウジング４８の回りを流れる冷媒を介して直接行うことができる。このことは、ハウジング４８が初めからアースにだけ接続される場合には問題とならない。スライダとの接触も、ハウジング４８がアースとだけ接続される場合には問題とならない。
【００３２】
全体として、本発明によれば、形成する場合の著しいコスト節約と結びつけて、伸張材料部材の構造的な著しい簡略化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に基づく伸張材料部材を有するサーモスタット弁を示す断面図である。
【図２】本発明に基づく伸張材料部材における可能な電極配置を概略的に示している。
【図３】本発明に基づく伸張材料部材における他の可能な電極配置を示している。
【図４】本発明の他の実施形態に基づいて本発明の伸張材料部材を示す断面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態に基づいて本発明の伸張材料部材を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０    サーモスタット弁
１２    伸張材料部材
１４    遮断スライダ
１６    ピストン
２０    ハウジング
２２    伸張材料
２４    閉鎖栓
２６    ゴムメンブレン
２８    電極
３０    接続ケーブル
３２    プラグ
３４    接続ケーブル
３８、４０    電極
４２、４４    電極
４６    伸張材料部材
４８    ハウジング
５０    伸張材料
５２    ピストン
５４    閉鎖栓
５６    メンブレン
５８    スライダ
６０    伸張材料部材
６２    ピストン
６４    サーモスタット弁ハウジング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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